一种比例阀控制的方法、系统、燃气热水器及存储介质与流程

本技术涉及比例阀控制，具体而言，涉及一种比例阀控制的方法、系统、燃气热水器及存储介质。

背景技术：

1、在管道流体输送系统（例如即热式热水设备）中，比例阀是调节流体流量的核心执行部件。现有比例阀控制方法通常以流量作为控制对象，通过流量传感器实时采集管道内的流量值作为反馈信号，将设定流量与实时流量的偏差输入比例积分微分控制器，由控制器输出比例阀开度指令，驱动执行器调节比例阀开度，使实时流量趋近于设定流量。该方法在稳态流动工况下具有良好的控制效果。

2、然而，上述现有技术在无流体通过工况下存在明显的技术缺陷。当管道内断流、排空或系统启动初期，流量传感器的反馈值为零或接近零，控制器接收到目标流量与零反馈之间的巨大偏差，持续输出增大比例阀开度的指令，驱动比例阀向全开方向运动。这导致比例阀在无流体的情况下被错误地打开至最大开度，当流体突然恢复供应时，瞬间全开的比例阀会引发管路冲击，造成系统损坏。同时，比例阀在极限位置的空转也容易造成执行器过载或机械卡涩。

3、上述缺陷的根源在于，现有控制方法在无流体通过时仍以流量作为反馈信号，而流量反馈在该工况下已经失效。现有技术缺乏对无流体通过这一特殊工况的识别与适应性处理机制，无法在“有流体”与“无流体”两种工况之间实现控制策略的平滑切换，导致系统在启停、断流恢复等动态过程中控制性能显著下降，甚至危及设备安全。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术的目的在于提供一种比例阀控制的方法、系统、燃气热水器及存储介质，以克服现有技术中的问题。

2、本技术所解决的第一个技术问题是要提供一种比例阀控制的方法，其能够在无流体通过工况下，避免因流量反馈失效而导致比例阀被错误地驱动至全开位置，从而防止流体突然恢复时产生管路冲击；同时能够在有流体通过工况下，将流量控制与开度控制统一于同一控制框架，无需为不同工况分别设计独立的控制逻辑。

3、本技术所解决的第二个技术问题是要提供一种比例阀控制的系统，其能够根据管道内是否存在流体，自适应地在开度反馈控制流量目标与流量反馈控制开度目标两种模式之间切换，使同一控制模块在两种工况下均能形成有效的闭环控制，避免因工况变化导致控制失效或输出跳变。

4、本技术所解决的第三个技术问题是要提供一种燃气热水器，其能够在有流体通过工况下以流量作为反馈信号、以开度作为控制目标，在无流体通过工况下以开度作为反馈信号、以流量作为控制目标，使控制器在两种工况下均能获得有效的反馈信号输入，避免因单一反馈信号缺失导致控制器输出异常。

5、本技术所解决的第四个技术问题是要提供一种计算机可读存储介质，其上存储的计算机程序能够根据管道内是否存在流体，动态切换反馈信号来源与控制目标对象，避免因流量反馈失效导致程序执行异常，确保控制逻辑在两种工况下均能稳定可靠地执行。

6、上述第一个技术问题通过以下技术方案进行解决：

7、一种比例阀控制的方法，所述比例阀设置于目标管道，所述方法作用于一个控制模块，包括：在无流体通过工况下，将所述比例阀的当前开度转化为等效流量，并基于所述等效流量和预设安全流量的流量偏差控制所述比例阀运动至安全开度位置；在有流体通过工况下，将所述目标管道的当前流量转化为等效开度，并基于所述等效开度和预设目标开度的开度偏差控制所述比例阀运动至目标开度位置。

8、本技术的比例阀控制的方法与背景技术相比，具有的有益效果为：

9、在无流体通过工况下，通过将比例阀的当前开度转化为等效流量并以预设安全流量为目标进行控制，使比例阀被驱动至安全开度位置而非全开位置，避免了现有技术中因流量反馈失效导致控制器持续输出开大指令的问题，从而防止流体突然恢复供应时因比例阀全开而引发的管路冲击，保障系统运行安全；同时，在有流体通过工况下，通过将当前流量转化为等效开度并以预设目标开度为目标进行控制，使得流量控制与开度控制统一于同一控制框架，无需为不同工况分别设计独立的控制逻辑，降低了系统复杂度；此外，两种工况均通过同一控制模块内的映射转换实现闭环控制，使得系统能够根据管道内是否存在流体自适应地调整控制策略，实现了工况间的平滑过渡。

10、在一实施例中，所述在无流体通过工况下，将所述比例阀的当前开度转化为等效流量，并基于所述等效流量和预设安全流量的流量偏差控制所述比例阀运动至安全开度位置，包括：

11、在无流体通过工况下，获取所述比例阀的当前开度作为反馈对象；

12、根据当前运行条件匹配对应的安全流量需求，确定所述预设安全流量，并将所述预设安全流量作为目标对象；

13、将所述当前开度除以预设的映射系数，得到所述等效流量；

14、计算所述预设安全流量与所述等效流量的差值，作为所述流量偏差。

15、在一实施例中，所述目标管道为燃气热水器的进水管；所述根据当前运行条件匹配对应的安全流量需求，确定所述预设安全流量，包括：

16、获取预设最小流量值，并将所述预设最小流量值与上一次稳态运行时的流量值进行比较，取两者中的较小值作为所述预设安全流量。

17、在一实施例中，所述目标管道为燃气热水器的进水管；所述根据当前运行条件匹配对应的目标开度需求，确定所述预设目标开度，包括：

18、当进出水温差值大于或等于预设温差阈值时，将所述预设目标开度确定为基准开度值乘以一减去温度影响系数与所述进出水温差的乘积；

19、其中，所述进出水温差为进水温度与出水温度的差值，所述温度影响系数为预先设定的单位温度对应的开度调节比例，所述基准开度值为最大开度值。

20、在一实施例中，所述方法还包括：

21、在上限流量阈值和下限流量阈值之间设置滞回区间；其中，所述上限流量阈值和下限流量阈值用于确定工况，所述滞回区间表征工况判定的过渡区域；

22、在工况发生改变且所述实时流量值从所述滞回区间进入所述无流体通过工况或进入所述有流体通过工况后，触发工况切换。

23、在一实施例中，所述方法还包括：

24、在无流体通过工况与有流体通过工况相互切换时，同步对调反馈对象与目标对象的配对关系，并保持控制输出的连续性。

25、在一实施例中，所述映射系数由所述比例阀的最大开度与所述比例阀全开时的最大流量值的比值确定。

26、上述第二个技术问题通过以下技术方案进行解决：一种比例阀控制的系统，所述系统包括：比例阀，设置于目标管道，用于调节所述目标管道内流体的流量；执行器，与所述比例阀连接，用于驱动所述比例阀改变开度；流量检测单元，用于获取所述目标管道内的实时流量值；位置检测单元，用于获取所述比例阀的当前开度；控制模块，分别与所述执行器、所述流量检测单元和所述位置检测单元连接，被配置为执行上述的方法。

27、本技术的比例阀控制的系统与背景技术相比，具有的有益效果为：

28、通过控制模块根据流量检测单元获取的实时流量值判断管道内是否存在流体，在两种工况下自适应地对调反馈对象与目标对象的配对关系，使同一控制模块在有流体通过工况和无流体通过工况下均能形成有效的闭环控制，避免了现有技术中因无法识别工况变化而导致的控制失效问题；同时，在工况切换时同步对调配对关系并保持控制输出连续，避免了切换过程中的输出跳变，实现了两种工况之间的平滑过渡。

29、上述第三个技术问题通过以下技术方案进行解决：一种燃气热水器，包括：进水管；比例阀，设置于所述进水管上，用于调节所述进水管内的水流量；执行器，与所述比例阀连接，用于驱动所述比例阀改变开度；流量检测单元，用于获取所述进水管内的实时水流量值；位置检测单元，用于获取所述比例阀的当前开度；控制模块，分别与所述执行器、所述流量检测单元和所述位置检测单元连接，被配置为执行上述的方法。

30、本技术的燃气热水器与背景技术相比，具有的有益效果为：

31、在进水管断流或启动排空等无水流通过工况下，通过控制模块将比例阀的当前开度转化为等效流量并以预设安全流量为目标进行控制，使比例阀被驱动至安全开度位置而非全开位置，避免了现有燃气热水器因水流反馈缺失导致控制器持续输出开大指令的问题，从而防止水流突然恢复时因比例阀全开而引发的进水管路水锤冲击，保护热水器内部水路部件，降低故障率；同时，在正常通水工况下，通过将实时水流量转化为等效开度并以预设目标开度为目标进行控制，实现水流量的精确调节，保障出水温度的恒定控制，且两种工况的切换由同一控制模块平滑自适应完成，无需额外增设控制单元，降低了整机成本与系统复杂度。

32、上述第四个技术问题通过以下技术方案进行解决：一种计算机存储介质，该计算机存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行执行上述的方法。

33、本技术的计算机存储介质与背景技术相比，具有的有益效果为：

34、能够根据管道内是否存在流体，动态切换反馈信号来源与控制目标对象，在无流体通过工况下以比例阀的当前开度作为反馈信号来源，避免了现有技术中计算机程序因依赖流量反馈而在无流体时获取到无效反馈值导致程序执行异常的问题，确保控制逻辑在两种工况下均能稳定可靠地执行。

35、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。